传感器技术整合到涂布轨道中的制作方法

传感器技术整合到涂布轨道中
1.相关专利和申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年2月23日提交的美国非临时专利申请号17/183,138的提交日期的优先权和权益，该美国非临时专利申请通过引用以其全部内容并入本文。
技术领域
3.本发明总体上涉及用于膜沉积的方法，并且，在具体实施例中，涉及将传感器技术整合到涂布轨道(coating track)中。


背景技术：

4.各种膜通过以下方式沉积：将膜基质悬浮在溶剂中，将膜基质溶液涂布到衬底上，并且然后加热衬底以驱除溶剂，留下膜涂层。
5.最广泛使用的在半导体衬底上涂布膜溶液的方法是在涂布轨道中在晶圆上旋涂沉积。将膜基质溶液的液洼(puddle)分配到晶圆的中心。然后以一系列rpm旋转晶圆以在晶圆上涂布均匀厚度的膜涂层。
6.将膜涂层旋涂到衬底上后，通常将其在施加后烘烤模块(pab)中烘烤以驱除溶剂和/或引发化学反应以改变膜特性如提高玻璃化转变温度。
7.专用涂布轨道用于在晶圆上涂布用于光刻的光敏膜。除了施加后烘烤(pab)模块外，涂布轨道还包括曝光后烘烤模块(peb)以及有时显影后烘烤模块(硬烘烤模块)。
8.具有溶剂退火烘烤器的专用涂布轨道用于在定向自组装(dsa)处理中处理晶圆。


技术实现要素：

9.一种处理多个衬底的方法包括将衬底装载到涂布轨道上，将该衬底移动到该涂布轨道的模块中，进行对在该衬底上形成的膜进行改性的处理，以及在控制器处从光学传感器获得光学传感器数据。该光学传感器数据包括该膜的特性的测量值。该方法包括基于该膜的特性确定干燥度量，以及基于所确定的干燥度量调整该处理的处理参数。
10.一种处理多个晶圆的方法包括将衬底装载到具有挥发性有机化合物(voc)传感器的模块中，在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性，在该处理期间从该voc传感器获得voc传感器数据，以及基于该voc传感器数据在控制器处调整该处理的处理参数。
11.一种处理多个晶圆的方法包括将衬底装载到具有边缘珠传感器的模块中，在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性。该膜包括在该衬底的边缘处的边缘珠。该方法进一步包括在该处理期间从该边缘珠传感器获得边缘珠传感器数据，以及基于该边缘珠传感器数据在控制器处调整该处理的处理参数。
附图说明
12.为了更完整地理解本发明和其优点，现在将参考以下结合附图给出的描述，在这
些附图中：
13.图1展示了示出根据本发明的实施例的制造设施的涂布轨道的主要部件的框图；
14.图2展示了示出根据本发明的实施例的用于涂布光刻胶的涂布轨道的主要部件的框图；
15.图3是根据本发明的实施例的图1和图2所示的涂布轨道的旋涂模块的截面图；
16.图4展示了根据本发明的实施例的旋转卡盘的旋转速度与时间的曲线图；
17.图5展示了根据本发明的实施例的从晶圆上的膜涂层反射的光强度的光学传感器数据与时间的曲线图；
18.图6展示了描述根据本发明的实施例的利用原位传感器监测和控制涂布轨道中的处理的方法的流程图；
19.图7a-7c展示了描述根据本发明的实施例的从晶圆边缘进行膜的边缘珠冲洗移除的截面；
20.图8展示了根据本发明的实施例的图1和图2所示的涂布轨道的烘烤模块的截面图；
21.图9展示了根据本发明的实施例的增加了fdc区段的晶圆温度与时间的曲线图；
22.图10展示了根据本发明的实施例的增加了fdc区段的来自挥发性有机化合物(voc)传感器的数据与时间的曲线图；
23.图11展示了描述根据本发明的实施例的利用具有原位传感器的fdc监测和控制涂布轨道中的处理的实施例方法的流程图；
24.图12a-12e展示了根据本发明的实施例的在形成预图案加定向自组装(dsa)亚光刻图案中的主要处理步骤的截面图；以及
25.图13a-13h展示了根据本发明的实施例的在形成化学外延自组装(dsa)亚光刻图案中的主要处理步骤的截面图。
具体实施方式
26.各种实施例提供了用于控制涂布轨道中的膜处理的方法。本技术中描述的膜处理控制技术适用于在许多不同衬底上的许多不同膜材料的膜处理。本技术中描述的膜处理控制技术适用于旋涂膜、从晶圆边缘进行膜的边缘珠移除、以及在涂布轨道设备中的膜的施加后烘烤(pab)。对于光刻胶膜，除了pab之外，实施例方法还包括曝光后烘烤(peb)和显影后烘烤(pdb)或硬烘烤。对于定向自组装处理，实施例方法包括溶剂退火烘烤。所提供的实施例与故障检测与控制(fdc)系统和先进处理控制系统(apc)相容并互补。
27.将首先使用图1和2来描述使用本技术的实施例的涂布轨道系统的高层次示意图。然后将使用图3以及图6的流程图来描述实施本技术的实施例的涂布模块。将使用图11来描述该处理的进一步实施例。然后将使用图8以及图6的流程图和任选的图11来描述实施本技术的实施例的烘烤模块。
28.图1展示了用于膜涂布的涂布轨道系统100的框图。涂布模块104将膜溶液分配到衬底上并以一系列每分钟转数(rpm)使其旋转以首先用均匀厚度的膜溶液覆盖衬底并且然后甩除过量的膜溶液，直到获得具有目标厚度和均匀度的膜涂层。涂布轨道系统100然后将衬底推进到施加后烘烤(pab)模块106，在该模块中对膜涂层进行烘烤以驱除过量溶剂。在
一些布置中，在溶剂浓度降低到可接受的水平之后，可以使用较高的温度来引发化学交联反应以改进膜涂层的化学和热稳定性。
29.控制器102接收涂布模块104状态数据，如温度、泵送速度、分配喷嘴位置、旋转卡盘rpm以及还有来自涂布传感器的数据，这些传感器在涂布膜时监测膜的各种特性。
30.控制器102还接收施加后烘烤(pab)模块106状态数据，如温度、压力、排放流速、衬底区温度数据并且还接收来自烘烤传感器的数据，这些烘烤传感器在烘烤膜时监测膜的各种特性和环境的各种特性。
31.控制器可以将传感器数据与控制图限值进行比较并对处理进行实时调整，为未来的晶圆提供反馈指令，并为当前模块处理或未来处理中的后续处理步骤提供前馈指令。
32.控制器还可以将传感器数据转换为膜参数，如膜厚度、溶剂含量和折射率，并将这些参数与控制图限值进行比较并对处理进行调整或终止当前处理步骤或当前处理。
33.控制器102与先进处理控制(apc)系统107和故障检测与分类(fdc)系统109相容并且可以与其连接。apc系统107和fdc系统109可以整合成组合的apc/fdc系统108。控制器102可以向apc/fdc系统108提供数据并从其接收经处理的数据和指令。apc/fdc系统108可以从整个生产线上的多个工具收集大量的处理、计量和传感器数据；进行复杂的统计分析以识别来自控制器102的传感器数据与来自其他制造设备和处理的数据之间的统计上显著的关联性。apc/fdc系统108可以产生包括由控制器102提供的数据的复杂模型并且可以通过调整多个制造模块和设备的处理参数来优化电气装置性能。例如，apc/fdc系统108可以识别介电膜应力与晶体管性能之间的关联性并向控制器102发送反馈信息以调整改变应力以改进晶体管性能的介电膜涂布处理。
34.fdc系统109可以将fdc分析的结果与规格或已知的良好历史数据(极好的(golden)数据)进行比较并在识别出处理故障时设置fdc故障标志。fdc系统109可以将故障和支持数据传送到apc系统107。apc系统107可以向控制器102发送经处理的数据和指令。控制器102调整涂布轨道系统100上的处理以修复故障。控制器102还可以采取行动以防止故障发生在未来的晶圆上，并且可以对后续处理采取行动以补偿故障并使膜更接近规格中心。
35.图2展示了用于涂布光活性膜(如光刻胶)的涂布轨道系统200的框图。在涂布模块104中将光刻胶施加到衬底上之后，将其在若干个模块中通过多个额外处理步骤进行处理，如在曝光模块110中将图案印在抗蚀剂中以及在显影模块114中洗掉曝光的抗蚀剂并留下剩余的光刻胶膜图案几何形状。在每个处理步骤之后，可以烘烤光刻胶。在涂布之后，可以在pab模块106中进行施加后烘烤(pab)以驱除过量的溶剂。在曝光模块110中曝光之后，可以在peb模块112中进行曝光后烘烤(peb)以驱动化学放大光刻胶中的化学反应。在显影模块114中显影之后，对于一些制造处理，可以进行显影后烘烤或硬烘烤以交联抗蚀剂，从而使其能够承受更高的处理温度。在定向自组装处理期间，可以在溶剂退火烘烤器中进行溶剂退火烘烤以将嵌段共聚物分离成重复图案。
36.控制器102从监测设备的传感器接收数据，如旋转卡盘rpm和阀门或质量流量控制器位置，并且也从监测处理的传感器如光学传感器接收数据，挥发性有机化合物(voc)浓度、排放流量、温度和压力。控制器102可以将传感器数据与控制图规格或与历史上已知的良好数据范围(极好的范围)进行比较，可以对处理进行实时调整，可以为未来的晶圆提供
反馈指令，并且可以为即将到来的处理提供前馈指令。
37.控制器102可以与先进处理控制(apc)系统107和故障检测与分类(fdc)系统109连接。apc系统107和fdc系统109可以整合成apc/fdc系统108。控制器102可以向apc/fdc系统108提供数据并从其接收经处理的数据、指令加其他反馈信息。例如，apc/fdc系统108可以找到光刻胶几何形状上的线边缘粗糙度(ler)与peb步骤温度或烘烤持续时间之间的关联性。apc/fdc系统108可以向控制器102提供反馈信息以调整peb配方以降低ler。
38.图3是涂布模块104的截面图。衬底124通过真空或静电被保持在旋转卡盘122上的适当位置。质量流量控制器128控制膜溶液通过管130到分配喷嘴126的流量。当旋转卡盘122旋转时，分配喷嘴126将膜溶液分配到衬底124上。当衬底124旋转时，膜溶液均匀地散布在整个衬底124上。过量的膜溶液从衬底124的边缘甩除并由膜溶液杯134收集。在衬底124的整个表面上形成膜201的均匀涂层。
39.传感器如光学传感器144和挥发性有机化合物(voc)传感器146可以安装在涂布室120的顶板上并且可以安装在分配喷嘴126的支撑臂148上以在整个涂布处理中监测膜201。光学传感器144可以对准衬底124的整个表面上的各个位置，包括衬底124的外边缘，在该外边缘处可以移除边缘珠。来自激光器的光可以从涂布室120的侧面投射到涂布模块104中并以法向入射重定向到衬底124上的膜201的表面上。反射光可以在涂布模块104的相反侧收集或者可以从另一个镜第二次穿过膜201反射回来。光学传感器144可以是相机、光谱仪和/或基于激光的收发器。voc传感器146可以是小型气体传感器，例如像adafruit mics554传感器。
40.控制器102可以将来自涂布模块104中的光学传感器144的变化干涉图案(图5)与膜201的变化厚度相关联。使用此数据，控制器102可以调整旋转卡盘122的旋转速度以控制膜201的厚度变化或者当达到膜201的目标厚度时停止旋转卡盘122。
41.涂布模块104中的挥发性有机物的浓度在整个涂布处理中变化。使用来自voc传感器146的voc数据，控制器102可以调整旋转卡盘122的旋转速度以控制涂布模块104中的挥发性有机物的浓度变化或者当达到目标voc浓度时停止旋转卡盘122。
42.控制器102可以连接到152并从膜监测传感器(即光学传感器144和voc传感器146)接收数据。控制器102还可以连接到涂布模块104并接收关于该涂布模块中的各部件(如质量流量控制器128、边缘珠冲洗质量流量控制器138、旋转卡盘122、马达132和排放阀150)的状态的数据。除了接收关于各设备部件的状态的数据之外，控制器102还可以进行调整，尤其如打开和关闭泵，通过调整质量流量控制器128和138来调整分配速率，调整分配喷嘴126位置，通过调整马达132来改变旋转卡盘122的rpm，调整排放阀150的位置。控制器102还可以连接到整合的先进处理控制/故障检测与分类系统(apc/fdc)108。
43.通过利用来自涂布轨道系统200中的涂布模块104中的光学传感器144的数据进行的处理控制在图4和5中以曲线图展示。控制器102使用从涂布室120中的传感器(如光学传感器144和voc传感器146)收集的数据对涂布模块104的处理控制在图6中以流程图展示。
44.图4展示了在膜涂布配方中旋转卡盘122的旋转速度(rpm)与时间的曲线图。图4将与图3的涂布模块104一起进行描述。
45.在图4中的步骤154中，当旋转卡盘122以低旋转速度旋转时，将膜溶液的液洼分配到衬底124的中间。然后在步骤156中增加衬底124的旋转rpm并保持在增加的rpm以使液洼
均匀地散布在整个衬底124上。一旦实现了膜溶液的均匀涂布，在步骤158中以精确控制的方式使旋转卡盘122的旋转速度斜升以通过从衬底124的边缘甩除过量的膜溶液至膜溶液杯134中来减小膜201的厚度。在步骤160中保持较高的rpm速率，直到达到指定的膜201厚度。一旦达到所希望的厚度，在步骤162中使旋转卡盘122的rpm斜降并且然后在步骤164中保持在较低的rpm，同时蒸发过量的溶剂。光学传感器144可用于在整个旋涂处理中测量膜201的厚度和膜201的溶剂含量。voc传感器146可用于测量涂布模块104内的溶剂的浓度，因为其在整个旋涂处理中变化。溶剂的浓度变化可以与膜201的特性(如溶剂含量)相关联并且可以与处理步骤中的变化(如旋转速度的变化)相关联。
46.图5是来自基于激光的收发器光学传感器144的示例传感器数据。随着膜201的厚度减小，从膜201的底表面反射的光与从膜201的顶表面反射的光交替地相长地和相消地干涉。在最大值和最小值之间交替的灰度强度的所得干涉图案与时间在图5中展示。控制器102可以将峰值172或峰值形心174之间的时间段与膜201的厚度和膜201的厚度变化的速率相关联。随着膜201的厚度的减小减慢，峰值172与峰值形心174之间的间距增加。当旋转卡盘122的旋转速度改变时，干涉条纹的灰度强度可以改变。当旋转卡盘122的rpm改变时，这可能导致干涉条纹沿着垂直y轴的偏移。(将图5中的5a组干涉条纹与5b组进行比较。)
47.控制器102可以将折射率的变化与膜201的溶剂含量相关联并且以此方式可以建立膜干燥度量。
48.图6展示了根据本技术的实施例的利用传感器数据控制涂布轨道系统100和200(如图1和2中所述)内的处理的实例。控制器102可以从光学传感器144、挥发性有机化合物(voc)传感器146、或光学传感器144和voc传感器146二者以及其他传感器收集传感器数据。应当指出，在一个实施例中，光学传感器144可以独立于voc传感器146使用，而在另一个实施例中，光学传感器144和voc传感器146可以结合使用。控制器102可以使用光学传感器144数据来确定在旋涂处理期间膜201厚度变化的速率和膜201的溶剂含量变化的速率。在涂布处理期间溶剂从膜201蒸发的速率可以从voc传感器146数据来确定。在旋涂处理期间膜201的溶剂含量可以与voc传感器146数据相关联并且也与光学传感器144数据相关联。
49.现在参考图6，在旋涂处理的每个步骤期间，对涂布模块104中的衬底124上的膜201进行监测。(步骤180，图6)。
50.来自基于激光的收发器光学传感器144的数据在图5中展示。控制器将光学传感器144数据转换为膜201特性，如厚度和溶剂含量(步骤182，图6)。
51.控制器102可以从衬底124上方间隔开的若干个光学传感器144接收数据并将数据转换为整个衬底膜均匀性特性，如膜厚度、折射率和溶剂含量。控制器102可以将此数据与历史上存储的已知良好数据(极好的数据)或控制图进行比较(步骤184，图6)，并且可以取决于确定膜201特性或膜201均匀性是符合规格还是超出规格进行各种行动(步骤186，图6)。响应于确定膜201特性符合规格，不采取行动(步骤188，图6)。响应于确定膜201特性达到目标规格，控制器102可以终止处理或者可以将处理推进到下一处理步骤。(步骤190，图6)。下一步骤可以是涂布处理中的下一步骤，如改变旋转速度，或者可以是在接下来的处理程序如施加后烘烤(pab)中改变配方。
52.响应于确定膜201特性处于警告状态或超出规格，可以对处理进行实时调整以使膜201厚度更接近规格中心(步骤192，图6)。例如，在涂布模块104中，控制器102可以调整分
配喷嘴126位置、膜分配速率、膜涂布旋转速度、涂布速度斜升速率、膜涂布步骤持续时间、膜涂布甩除时间、环境条件和排放条件。控制器102还可以在涂布下一个衬底124之前对膜分配配方进行反馈调整(步骤194，图6)，并且可以对当前涂布程序中的边缘珠冲洗处理步骤或在当前衬底124被转移到施加后烘烤(pab)模块106之前对即将到来的烘烤配方进行前馈调整(步骤196，图6)。
53.光学传感器144可以找到故障情况，如在分配期间的气泡。在衬底124上在分配期间的气泡可以显著地改变当晶圆旋转时涂布膜的流动。气泡产生与典型信号的显著偏差，导致干涉条纹中的不连续信号跳跃或信号噪声的高增加。分配气泡导致明显不均匀的涂布。当apc/fdc系统108或控制器102识别出这样的衬底124时，涂布处理终止并将衬底124送去返工。
54.将膜201均匀地涂布在衬底124上之后，可以移除在衬底124的边缘处的靠外的几毫米(边缘珠冲洗(ebr))以防止晶圆摩擦晶圆载体或晶圆处理设备中的槽并产生可能降低处理产率的颗粒。
55.图7a展示了在施加膜201之后的衬底124的截面图。膜201覆盖衬底124的表面并延伸到衬底124的边缘。
56.如在图7b中展示的，ebr分配喷嘴136引导溶剂流冲洗距衬底124的边缘的靠外的几毫米的膜201。此处理被称为边缘珠冲洗(ebr)或边缘珠移除。被清除膜201的衬底124的边缘的宽度是边缘珠宽度202。
57.在ebr之后的膜201的侧壁204的扩大截面图在图7c中示出。暴露的侧壁204可以受到ebr的影响并在膜201的周边周围形成边缘珠凸起206。在ebr期间来自溶剂流的物理力可以进一步增加边缘珠凸起206的高度。边缘珠凸起206是不希望的，因为其扭曲了在衬底124的边缘附近的装置图案和装置几何形状，导致不工作的电路和降低的产率。
58.光学传感器144可以在整个ebr处理中监测边缘珠凸起206参数，如边缘珠凸起位置、边缘珠突起高度和边缘珠移除宽度。控制器102可以将涂布机数据如ebr分配喷嘴136的位置和取向、ebr分配速率、ebr步骤rpm、ebr扫描速率和ebr甩除时间与从光学传感器144数据导出的边缘珠参数如边缘珠宽度202、边缘珠凸起206位置和高度相关联。控制器102然后可以对ebr分配喷嘴136位置和角度、以及ebr分配速率、ebr扫描速率、ebr步骤rpm和ebr甩除时间进行调整，以调整移除的边缘珠的边缘珠宽度202，并调整边缘珠凸起206的侧壁204的斜度。
59.图8展示了根据本技术的实施例的烘烤模块800的截面图。例如，这可以是涂布轨道系统100和200中的施加后烘烤(pab)模块106，或者涂布轨道系统200中的曝光后烘烤(peb)模块112或硬烘烤模块116。这也可以是在定向自组装处理期间使用的溶剂退火烘烤器。
60.控制器102可以将来自烘烤模块800中的光学传感器144的变化干涉图案(图5)与膜201的厚度变化相关联。烘烤模块800中的膜201的膜厚度的变化不如涂布模块104中的大。来自烘烤模块800中的激光收发器的干涉图案(图5)可能只是一对干涉条纹或可能是部分条纹。使用此数据，控制器102可以调整温度斜升速率、烘烤温度或烘烤持续时间以控制膜厚度变化。当达到膜201的目标厚度时，控制器102可以终止烘烤。
61.烘烤模块800中的挥发性有机化合物的浓度在整个烘烤处理中变化。使用voc浓度
数据，控制器102可以调整温度斜升速率、烘烤温度和烘烤持续时间以控制烘烤模块800中的挥发性有机化合物的浓度变化。当达到目标voc浓度时，控制器102可以终止烘烤处理。
62.具有膜201的衬底124被放置在烘烤模块800内的烘烤板212上。烘烤板212可以具有多个加热器区如第一区214和第二区216，其温度可以被独立控制。衬底124和膜201可以被加热以像在pab中那样驱除溶剂，被加热以像在peb中那样驱动化学放大反应，或被加热以像在硬烘烤中那样驱动交联反应。烘烤处理可以用传感器如用光学传感器144或用挥发性有机化合物(voc)传感器146实时监测。
63.控制器102可以从光学传感器144和/或挥发性有机化合物(voc)传感器146以及其他传感器142(如环境温度传感器、环境压力传感器和环境气体流量传感器)收集传感器数据。控制器102还可以连接到线152并接收关于各烘烤模块部件的状态的数据，如大体积设施排放压力226、排放阀224位置、烘烤板212、第一与第二区214和216的温度以及用于环境进气218的气阀220的位置。控制器102可以从这些各烘烤模块800部件接收数据并且可以基于从膜监测传感器接收的数据对它们进行调整。控制器102可以连接到整合的先进处理控制/故障检测与分类系统(apc/fdc)108。
64.对烘烤模块800中的烘烤处理的处理控制，其中控制器102与先进处理控制(apc)/故障检测与修正(fdc)系统(apc/fdc系统108)通信，在图9和10中以曲线图展示。图11中的流程图展示了根据本发明的实施例的使用传感器数据和与apc/fdc系统108通信的控制器102来控制涂布轨道系统200中的处理。来自挥发性有机化合物(voc)传感器146的传感器数据用于展示，但是也可以同样使用光学传感器144数据如厚度和折射率数据。此外，来自烘烤模块800中的光学传感器144和voc传感器146二者的数据可用于控制烘烤模块800中的烘烤处理。
65.图9是示出了烘烤模块800中衬底124温度传感器数据与时间的传感器温度轨迹230的曲线图。fdc系统109软件可以对传感器温度轨迹230进行分段并将fdc变量分配给每个分段。这些fdc变量可以进行追踪并与从其他晶圆收集并绘制成控制图的fdc变量数据进行比较。例如，当衬底124斜升到目标烘烤温度时，第一与第二分段232和234监测在烘烤处理开始时衬底124的温度斜升和温度稳定。对于第一分段232，fdc软件可以分配fdc变量，如开始温度、结束温度、温度斜升速率和温度斜升时间。对于烘烤膜直到实现目标膜特性的第三分段236，fdc软件可以分配和监测fdc变量，如开始温度、结束温度、最高温度、平均温度、最低温度和烘烤时间。
66.在膜烘烤处理期间，控制器102从voc传感器146收集数据(步骤250，图11)并将其传达给fdc系统109。fdc软件准备voc传感器数据与时间的曲线图240(轨迹)(步骤252，图11)，如图10中示意性展示的。fdc软件然后对voc数据的曲线图(轨迹)240进行分段并将fdc变量分配给每个分段(步骤254，图11)。在衬底124温度快速上升期间(第一与第二分段232和234(图9)，如由挥发性有机化合物(voc)传感器146测量的挥发性有机化合物浓度迅速上升，如voc fdc分段242和246展示的(图10)。voc分段242和244中的每一个中的fdc变量可以是fdc变量，如最小浓度、最大浓度、平均浓度、最大浓度变化率和分段时间。虽然衬底124在第三分段236中的温度下烘烤(图9)，但挥发性有机化合物浓度在fdc分段246中达到峰值(图10)并且然后下降。voc fdc变量，如开始浓度、峰值浓度、最大浓度变化率、结束浓度和分段持续时间，可以在voc fdc分段246中分配。voc fdc变量，如开始浓度、浓度斜降速率、
结束浓度和斜降持续时间，可以在voc浓度迅速降低的voc fdc分段248中分配。
67.fdc软件可以形成模型，该模型基于从控制器102接收的fdc晶圆温度变量数据预测在整个衬底124烘烤处理中fdc voc浓度变量值。对于每个voc fdc分段，晶圆温度数据可用于预测fdc voc变量值。fdc voc变量的实际fdc voc传感器数据可以与预测的fdc voc变量值进行比较或可以与历史上已知的良好“极好的”voc传感器数据进行比较以确定是否需要发出fdc故障标志。
68.响应于确定fdc变量处于警告状态或超出规格(步骤258，图11)，fdc系统109发出fdc故障标志并将其传达给apc系统107(步骤260，图11)。apc系统107然后将经处理的数据和/或指令传达给控制器102，该控制器进而对处理进行实时调整以使fdc变量更接近规格中心或处理窗口(步骤262，图11)。例如，控制器102可以调整烘烤温度、烘烤温度斜升速率、烘烤时间、衬底固持器区的温度，并且调整环境条件如环境气体流量和环境排放流量。控制器102还可以在烘烤下一个衬底124之前对烘烤配方提供反馈调整(步骤266，图11)，并对当前配方中的即将到来的步骤或对当前衬底124的未来处理步骤中的配方提供前馈调整(步骤268，图11)。
69.在一个实施例中，导致发出fdc故障标志的偏差可以是预定的参数，例如，与预测传感器数据或历史极好的voc传感器数据的百分比偏差。此预定的百分比偏差在一个实施例中可以是10％，但是其他实施例可以使用在1％与20％之间的不同百分比偏差。
70.响应于确定fdc变量在规格内，没有fdc故障标志或传感器数据被传达给apc系统107(步骤268，图11)。在这种情况下，一个选项是不采取行动(步骤272，图11)。
71.如果fdc变量达到目标值，则不会向apc系统107发送fdc故障标志(步骤268，图11)。在这种情况下，控制器102可以终止当前处理步骤并且可以将处理推进到下一处理步骤(步骤270，图11)。下一处理步骤可以是烘烤处理中的下一步骤如冷却步骤，或者下一步骤可以是将衬底124推进到抗蚀剂显影模块114。
72.使用烘烤处理展示了在涂布轨道系统200中的膜201监测和控制，其中控制器102与apc/fdc系统108通信。fdc系统109可用于监测在涂布轨道系统200中运行的每个处理并且当检测到故障如不均匀涂布、抗蚀剂中的气泡和楔形晶圆时可发出fdc故障标志。
73.控制器102还可以直接从光学传感器144和直接从挥发性有机化合物(voc)传感器146接收数据流，并且控制器软件可以将光学传感器数据的变化与voc传感器数据的变化相关联。例如，控制器102可以将来自光学传感器数据的膜201的厚度的快速变化或膜201中的溶剂的快速变化与voc传感器数据的变化相关联。
74.定向自组装(dsa)是其中可以使用当前代光刻工具形成下一代亚光刻几何形状的处理。此处理涉及使用嵌段共聚物，其在需要精确控制的热退火处理期间自组装成重复图案。所描述的实施例提供了dsa退火和溶剂dsa退火的精确控制。溶剂退火可以在专门设计用于溶剂退火烘烤并且在一些实施例中可以类似于烘烤模块800的溶剂退火烘烤器中进行。
75.图12a至12e展示了用于形成亚光刻图案的图形外延定向自组装(dsa)图案化处理。图13a至13h展示了用于亚光刻图案的化学外延dsa图案化处理。dsa图案化处理使得能够使用193nm光刻形成具有20nm线和空间几何形状或更小的图案。dsa涂布方法利用两种相互排斥的嵌段共聚物(bcp)的混合物，如ps-b-pmma(聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯))。
76.简言之，如图12a-12e中展示的，在图形外延dsa处理中，在仔细控制的溶剂退火烘烤条件下，在衬底124上形成的预图案几何形状282迫使bcp 284分离成单独bcp域的规则图案。预图案几何形状282可以迫使bcp 284形成线和空间，形成接触孔，或形成可能希望的任何规则间隔的亚光刻特征。bcp 284中的共聚物的分子量可以被设计成产生希望的dsa几何尺寸和几何间距。
77.在图13a-13h中展示的化学外延dsa处理中，在衬底124上形成与bcp组分中的一种相容的模板表面几何形状/能量。
78.通常，自组装亚光刻图案具有缺陷和在将bcp 284旋涂在衬底上之后这些图案没有很好地形成的区域。如果可能的话，将bcp 284加热到高于玻璃化转变温度以退火掉缺陷并将嵌段共聚物域(例如，第一共聚物286和第二共聚物288)分离成所希望的亚光刻几何形状。通常，bcp 284在达到玻璃化转变温度之前热降解。替代方法是在溶剂退火烘烤器中在bcp 284膜上方引入溶剂蒸气。溶剂被bcp 284膜吸收，导致其膨胀。这增加了bcp域的移动性。使用溶剂退火烘烤，缺陷可以退火掉并且在远低于bcp 284降解的温度下固定域几何形状。在溶剂退火烘烤结束时，希望尽可能快地去除溶剂以将亚光刻几何形状固定在适当位置。一些bcp需要多次重复溶剂退火烘烤处理以消除所有缺陷并从dsa图案中移除所有不规则性。这需要非常仔细地控制的溶剂退火烘烤程序，这是通过本技术的实施例能够实现的。
79.可以使用光学传感器144(如激光收发器)监测在溶剂退火烘烤期间由于膨胀导致的bcp 284厚度的增加。控制器102可以利用光学传感器数据来控制溶剂退火烘烤处理。
80.可替代地，voc传感器146可以在整个溶剂退火烘烤处理中监测溶剂退火烘烤器中的溶剂的浓度。控制器102可以利用voc数据来控制溶剂退火处理。为了溶剂退火烘烤处理的更精确控制，控制器102可以使用来自溶剂退火烘烤器中的光学传感器144和voc传感器146二者的传感器数据。
81.图12a展示了衬底124上的规则间隔的预图案几何形状282。这些预图案几何形状282可以使用193nm光刻形成。衬底124可以是硅衬底或者可以是另一种材料如二氧化硅或金属。在图形外延处理中，衬底124对bcp 284中的两种嵌段共聚物组分(即第一共聚物286和第二共聚物288)都是中性的。衬底124不优先吸引或排斥任一嵌段共聚物组分。规则间隔的预图案几何形状282在随后的bcp蚀刻期间和在随后的衬底124蚀刻期间掩蔽衬底124。
82.在图12b中，衬底124和预图案几何形状282用bcp 284的溶液涂布。bcp 284的溶液可以使用涂布轨道系统200分配到衬底124上。
83.图12c展示了在进行精确控制的退火烘烤以使bcp 284中的不相容的共聚物(即第一共聚物286和第二共聚物288)分离成单独的嵌段共聚物域之后的bcp层。光学传感器144和/或voc传感器146可用于监测和控制退火烘烤处理。如果驱动嵌段共聚物的自组装所需的退火温度过高，则可以进行一次溶剂退火烘烤或多次溶剂退火烘烤。
84.在此例示性实例中，共聚物中的一种(即第一共聚物286)在另一种共聚物(即第二共聚物288)的基质内分离成规则尺寸且规则间隔的圆柱体285。圆柱体285的尺寸和间距可以由bcp 284中的嵌段共聚物(即第一共聚物286和第二共聚物288)的分子量以及规则间隔的预图案几何形状282的尺寸和间距来决定。光学传感器144可用于监测当不相容的嵌段共聚物(即第一共聚物286和第二共聚物288)分离时，在整个退火处理中bcp 284的状态。涂布轨道系统200中的控制器102可以根据需要实时调整溶剂退火烘烤处理，或者可以提供用于
下一个衬底124的反馈指令或用于未来处理步骤的前馈指令。
85.在图12d中，对第二共聚物288的基质进行各向异性蚀刻，暴露出下面的衬底124。形成圆柱体285的第一共聚物286充当第二共聚物288(在其与衬底124之间)的蚀刻掩模。此图形外延处理形成了相等尺寸的线和空间的亚光刻图案。
86.图12e展示了在以规则间隔的预图案几何形状282和圆柱体285作为蚀刻掩模进行蚀刻之后的衬底124。然后移除预图案几何形状282和圆柱体285。
87.图13a至13f描述了示例化学外延dsa处理。在化学外延处理中，在中性层290中的空间292中暴露的嵌段共聚物(bcp)相容层295吸引嵌段共聚物组分中的一种(例如，第二共聚物288)并排斥另一种(例如，第一共聚物286)。
88.在图13a中，与bcp 284中的第二共聚物288相容的bcp相容层295沉积在衬底124上。衬底124可以是硅衬底或另一衬底如绝缘体上硅、玻璃上硅、砷化镓、磷化铟、二氧化硅或金属。bcp相容层295可以是疏水层以排斥亲水性嵌段共聚物组分或者可以是亲水层以吸引亲水性嵌段共聚物组分。
89.在图13b中，光刻胶的预图案几何形状282在bcp相容层295上形成。
90.在图13c中，在预图案几何形状282的顶部和在预图案几何形状282之间的开口中暴露的bcp相容层295的顶部上沉积中性层290。很少或没有中性层290沉积在预图案几何形状282的侧壁上。这可以使用原子层沉积(ald)或气体簇离子束(gcib)沉积来实现。在侧壁上很少至没有中性层290有利于剥离处理。中性层290被选择为使得它与bcp 284中的两种嵌段共聚物组分(即第一共聚物286和第二共聚物288)相容。中性层290不优先吸引或排斥任一bcp组分(即第一共聚物286和第二共聚物288)。
91.在图13d中，使用剥离处理溶解预图案几何形状282。这暴露了空间292(中性层290中的开口)中的bcp相容层295的表面。
92.在图13e中，用bcp 284溶液涂布中性层290和在空间292中暴露的bcp相容层295。bcp 284溶液可以使用涂布轨道系统(如早前描述的涂布轨道系统200)分配到衬底124上。bcp 284溶液中的嵌段共聚物组分中的一种(例如，第二共聚物288)被吸引到在中性层290中的空间292中暴露的bcp相容层295并且另一种嵌段共聚物组分(例如，第一共聚物286)被排斥。
93.图13f展示了在例如在溶剂退火烘烤器中进行精确控制的溶剂退火烘烤之后的bcp 284层。一些bcp可能需要多次溶剂退火烘烤。在溶剂退火烘烤期间，相容的bcp组分(例如，第二共聚物288)被吸引到在中性层290中的空间292中暴露的bcp相容层295。在空间292中形成的第二共聚物288的几何形状283被固定到下面的bcp相容层295。被固定的第二共聚物288迫使两种不相容的bcp组分(即第一共聚物286和第二共聚物288)在暴露的中性层290上分离成单独bcp域的规则图案。
94.图13g示出了在移除第二共聚物288的蚀刻处理之后剩余的第一共聚物。此蚀刻处理还可以蚀刻穿过下面的中性层290，穿过bcp相容层295，并停止于下面的衬底124上。蚀刻处理不蚀刻或移除第一共聚物286，该第一共聚物可用作硬掩模287以将图案蚀刻到下面的衬底124中。
95.图13h示出了在用硬掩模287对衬底124进行图案化并随后移除任何剩余的硬掩模287以及下面的层如中性层290和bcp相容层295之后制造的装置。在整个dsa涂布处理中和
在dsa溶剂退火烘烤期间对dsa处理的精确控制对于化学外延dsa处理至关重要。
96.实施例方法描述了涂布轨道系统100和200中的控制器，其从膜处理监测传感器(如光学传感器144和挥发性有机化合物传感器146)收集数据并在整个涂布和烘烤处理中，特别是在dsa涂布和dsa溶剂退火烘烤处理期间使用此数据控制涂布轨道系统100和200的各个方面。
97.这里总结了本发明的示例实施例。从说明书的整体以及本文提出的权利要求中也可以理解其他实施例。
98.示例1.一种处理多个衬底的方法包括将衬底装载到涂布轨道上，将该衬底移动到该涂布轨道的模块中，进行对在该衬底上形成的膜进行改性的处理，以及在控制器处从光学传感器获得光学传感器数据。该光学传感器数据包括该膜的特性的测量值。该方法包括基于该膜的特性确定干燥度量，以及基于所确定的干燥度量调整该处理的处理参数。
99.示例2.如示例1所述的方法，其中，调整该处理参数包括：提供反馈信号以针对处理后续衬底来调整该处理参数，确定该处理的终点并终止该处理，提供前馈信号以调整用于该衬底的后续处理的配方，以及提供前馈信号以调整用于当前处理的配方。
100.示例3.如示例1或2之一所述的方法，其中，该模块包括涂布模块、烘烤模块或溶剂退火烘烤器。
101.示例4.如示例1至3之一所述的方法，其中，进行该处理包括进行定向自组装(dsa)涂布处理，并且其中，调整该处理的处理参数包括调整溶剂饱和时间、溶剂饱和温度、溶剂饱和浓度、溶剂排空起始时间、溶剂排空速率、溶剂排空持续时间、dsa排放条件、dsa处理旋转速度、环境气体流量、溶剂排空温度、dsa退火温度、dsa退火时间或dsa处理条件。
102.示例5.如示例1至4之一所述的方法，其中，该控制器将光学传感器数据发送到故障检测与修正(fdc)系统，并从该fdc系统接收回经处理的光学传感器数据。
103.示例6.如示例1至5之一所述的方法，其中，该光学传感器是激光收发器，其中该光学传感器数据是一连串的干涉条纹，并且进一步包括在该控制器处将该光学传感器数据转换为该膜的特性。
104.示例7.如示例1至6之一所述的方法，其中，确定该干燥度量包括基于该光学传感器数据确定该膜中的组分的蒸发速率。
105.示例8.如示例1至7之一所述的方法，其中，该光学传感器包括在该衬底上方间隔开的多个光学传感器，其中获得该光学传感器数据包括从该多个光学传感器接收光学传感器数据，该方法进一步包括：将该光学传感器数据转换为在整个该衬底上的膜特性均匀度。
106.示例9.一种处理多个晶圆的方法包括将衬底装载到具有挥发性有机化合物(voc)传感器的模块中，在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性，在该处理期间从该voc传感器获得voc传感器数据，以及基于该voc传感器数据在控制器处调整该处理的处理参数。
107.示例10.如示例9所述的方法，其中，调整该处理参数包括：提供反馈信号以针对处理后续衬底来调整该处理参数，确定该处理的终点并终止该处理，提供前馈信号以调整用于该衬底的后续处理的配方，或提供前馈信号以调整用于当前处理的配方。
108.示例11.如示例9或10之一所述的方法，其进一步包括：在该处理期间从光学传感器获得光学传感器数据，该光学传感器布置在该模块中，其中调整该处理参数包括基于该
光学传感器数据调整该处理参数。
109.示例12.如示例9至11之一所述的方法，其进一步包括：将该光学传感器数据与该voc传感器数据相关联；以及在该控制器处，进行从该voc传感器数据获得的挥发性有机物的浓度与从光学传感器数据获得的该膜的特性之间的第一关联或该挥发性有机物的浓度的变化与该膜的特性的变化之间的第二关联或该挥发性有机物的浓度的变化与该处理中的处理步骤的持续时间之间的第三关联。
110.示例13.如示例9至12之一所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括：将该voc传感器数据转换为在该处理期间该模块中的环境条件或该膜的特性；以及基于该环境条件或该膜的特性，调整该处理参数。
111.示例14.如示例9至13之一所述的方法，其中，该模块包括涂布模块并且调整该处理参数包括调整该涂布模块的涂布处理参数，或其中，该模块包括烘烤模块并且调整该处理参数包括调整该烘烤模块的烘烤处理参数。
112.示例15.如示例9至14之一所述的方法，其中，处理该衬底包括进行旋涂处理。
113.示例16.如示例9至15之一所述的方法，其进一步包括在该控制器处将该voc传感器数据与存储的极好的传感器数据或与存储的终点阈值进行比较，其中调整该处理的处理参数包括响应于确定存储的极好的传感器数据与该voc传感器数据之间的差值超过预定值而调整该处理，或者响应于确定该voc传感器数据跨过该存储的终点阈值而终止该处理。
114.示例17.一种处理多个晶圆的方法包括将衬底装载到具有边缘珠传感器的模块中，在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性。该膜包括在该衬底的边缘处的边缘珠。该方法进一步包括在该处理期间从该边缘珠传感器获得边缘珠传感器数据，以及基于该边缘珠传感器数据在控制器处调整该处理的处理参数。
115.示例18.如示例17所述的方法，其中，该边缘珠传感器包括光学传感器。
116.示例19.如示例17或18之一所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括针对后续衬底来调整该处理的处理参数。
117.示例20.如示例17至19之一所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括调整通过该处理移除的该膜的一部分的宽度、边缘珠凸起的宽度、该边缘珠凸起的高度或该边缘珠凸起的斜度。
118.尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但此描述并非旨在以限制性意义来解释。参考说明书，说明性实施例以及本发明的其他实施例的各种修改和组合对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这样的修改或实施例。

技术特征：
1.一种处理多个衬底的方法，该方法包括：将衬底装载到涂布轨道上；将该衬底移动到该涂布轨道的模块中；进行对在该衬底上形成的膜进行改性的处理；在控制器处从光学传感器获得光学传感器数据，该光学传感器数据包括该膜的特性的测量值；基于该膜的特性来确定干燥度量；以及基于所确定的干燥度量，调整该处理的处理参数。2.如权利要求1所述的方法，其中，调整该处理参数包括：提供反馈信号以针对处理后续衬底来调整该处理参数，确定该处理的终点并终止该处理，提供前馈信号以调整用于该衬底的后续处理的配方，以及提供前馈信号以调整用于当前处理的配方。3.如权利要求1所述的方法，其中，该模块包括涂布模块、烘烤模块或溶剂退火烘烤器。4.如权利要求1所述的方法，其中，进行该处理包括进行定向自组装(dsa)涂布处理，并且其中，调整该处理的处理参数包括调整溶剂饱和时间、溶剂饱和温度、溶剂饱和浓度、溶剂排空起始时间、溶剂排空速率、溶剂排空持续时间、dsa排放条件、dsa处理旋转速度、环境气体流量、溶剂排空温度、dsa退火温度、dsa退火时间或dsa处理条件。5.如权利要求1所述的方法，其中，该控制器将光学传感器数据发送到故障检测与修正(fdc)系统，并从该fdc系统接收回经处理的光学传感器数据。6.如权利要求1所述的方法，其中，该光学传感器是激光收发器，其中该光学传感器数据是一连串的干涉条纹，并且进一步包括在该控制器处将该光学传感器数据转换为该膜的特性。7.如权利要求1所述的方法，其中，确定该干燥度量包括基于该光学传感器数据确定该膜中的组分的蒸发速率。8.如权利要求1所述的方法，其中，该光学传感器包括在该衬底上方间隔开的多个光学传感器，其中获得该光学传感器数据包括从该多个光学传感器接收光学传感器数据，该方法进一步包括：将该光学传感器数据转换为在整个该衬底上的膜特性均匀度。9.一种处理多个晶圆的方法，该方法包括：将衬底装载到具有挥发性有机化合物(voc)传感器的模块中；在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性；在该处理期间从该voc传感器获得voc传感器数据；以及基于该voc传感器数据，在控制器处调整该处理的处理参数。10.如权利要求9所述的方法，其中，调整该处理参数包括：提供反馈信号以针对处理后续衬底来调整该处理参数，确定该处理的终点并终止该处理，提供前馈信号以调整用于该衬底的后续处理的配方，或提供前馈信号以调整用于当前处理的配方。
11.如权利要求9所述的方法，其进一步包括：在该处理期间从光学传感器获得光学传感器数据，该光学传感器布置在该模块中，其中调整该处理参数包括基于该光学传感器数据调整该处理参数。12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括：将该光学传感器数据与该voc传感器数据相关联；以及在该控制器处，进行从该voc传感器数据获得的挥发性有机物的浓度与从光学传感器数据获得的该膜的特性之间的第一关联或该挥发性有机物的浓度的变化与该膜的特性的变化之间的第二关联或该挥发性有机物的浓度的变化与该处理中的处理步骤的持续时间之间的第三关联。13.如权利要求9所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括：将该voc传感器数据转换为在该处理期间该模块中的环境条件或该膜的特性；以及基于该环境条件或该膜的特性，调整该处理参数。14.如权利要求9所述的方法，其中，该模块包括涂布模块并且调整该处理参数包括调整该涂布模块的涂布处理参数，或其中，该模块包括烘烤模块并且调整该处理参数包括调整该烘烤模块的烘烤处理参数。15.如权利要求9所述的方法，其中，处理该衬底包括进行旋涂处理。16.如权利要求9所述的方法，其进一步包括在该控制器处将该voc传感器数据与存储的极好的传感器数据或与存储的终点阈值进行比较，其中调整该处理的处理参数包括响应于确定存储的极好的传感器数据与该voc传感器数据之间的差值超过预定值而调整该处理，或者响应于确定该voc传感器数据跨过该存储的终点阈值而终止该处理。17.一种处理多个晶圆的方法，该方法包括：将衬底装载到具有边缘珠传感器的模块中；在该模块中处理该衬底以对在该衬底上形成的膜进行改性，该膜包括在该衬底的边缘处的边缘珠；在该处理期间从该边缘珠传感器获得边缘珠传感器数据；以及基于该边缘珠传感器数据，在控制器处调整该处理的处理参数。18.如权利要求17所述的方法，其中，该边缘珠传感器包括光学传感器。19.如权利要求18所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括针对后续衬底来调整该处理的处理参数。20.如权利要求19所述的方法，其中，调整该处理的处理参数包括调整通过该处理移除的该膜的一部分的宽度、边缘珠凸起的宽度、该边缘珠凸起的高度或该边缘珠凸起的斜度。

技术总结
一种处理多个衬底的方法包括将衬底装载到涂布轨道上，将该衬底移动到该涂布轨道的模块中，进行对在该衬底上形成的膜进行改性的处理，以及在控制器处从光学传感器获得光学传感器数据。该光学传感器数据包括该膜的特性的测量值。该方法包括基于该膜的特性确定干燥度量，以及基于所确定的干燥度量调整该处理的处理参数。理参数。理参数。


技术研发人员：迈克尔
受保护的技术使用者：东京毅力科创株式会社
技术研发日：2022.01.12
技术公布日：2023/10/15